JPH0317587A - 半導体放射線測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は．シリコン姉の半導体を用いてｒ＠等の放射線
を測定する半導体放射＠測定装置，特に．闇囲温度の変
動によって単位照射線量率当りの計数率で定義される放
射練測定感ｆ８が変動するのを少なくすることができて
．この結果高い信頼度を有する放射線測定結果を得るこ
とのできる測定装置に関する． 〔従来の技術〕 第３図は従来の半導体放射線測定装置の構成図である．
図において．ｌはシリコンを用いた半導体放射線検出素
子．２は素子ｌに逆バイアス電巴としての直流定電圧Ｖ
ｃを印加するよ５ＫＬた定電圧電源装ｆｉ１．３は１！
ＥＥｖｃが印加された素子ｌに発生する電荷を検出して
．この電荷に応じた電圧信号としての検出信号３ａを出
刀するようにした増幅装置で，５は検出信号３ａと基準
定電ＥＥＶＳとが入力され，信号３畠の経時波形におけ
る波高を基準定電圧Ｖｓにもとづいて弁別して，信号３
ａ　ＫＶ８以上の波高値を有する波形がｇｔハるごとに
所定の波高値と所定の時間幅とを有する矩形波状の計数
パルス６を出刀するようにした波高弁別器である。そう
して，５ｇは計数バルス６のパルス列からなる弁別器５
の出カ信号としてのパルス列信号．７は信号５ａｒｃお
げるパルス６を計数する計数部で．８は上述の各部から
なる半導体放射線測定装置である． 測定装置８においては．各部が上述のように構成されて
いるので．素子ｌに放射線４が入射すると，この放Ｈ線
のエネルギーに応じた電額Ｑが素子ｌ内に発生してこの
Ｑに応じた波高値のパルス電圧ｂ′−検出信号３ａ内に
現れる。したｂ；つて．このパルス電圧の波高値が定電
圧Ｖｓ以上であると弁別器５から計数バルス６　ｂ′−
出力されてこのパルス６が計数部７で計数されるので，
この計数部７の動作によって放射線４６″−素子ｌに入
射したことを確舅できることになる。第３図における９
は検出素子１と電源装置２と増幅装置３とからなる放射
繊検出部である．検出部９は上記のように構成されてい
るので。この検出部９を素子ｌが設けられかつ素子１に
入射した放射線４を検出してその結果に応じた検出信号
３ａを出力するものであるということｂ１できる。

測定装ｔｆ８においては上述のようにして放射線４に対
する測定が行われるが．この場合検出信号３ａの経時波
形は，一般に．第４図に示したように．素子ｌに定電Ｉ
ＩＥｖＣが印加されていることによって該素子に定状的
に流れる漏洩電流Ｉｔにもとづいて生じた定状部Ａと．
この定状部Ａに図示のように重畳された変動部Ｂとで構
成されていて、さらに．この変動部Ｂは放射＠４の素子
ｌへの入射にもとづく信号パルス３ａｌと素子ｌ内にお
げろ熱擾乱にもとづく雑音パルス３ａ２とで構成されて
いる。このため．測定装置８では．波高弁別レベルとし
ての基準定ｔＩＥｖｓを第４図図示の電圧レベルに設定
することによって計数部７　６”−雑音パルス３ａ２に
対する計数動作を行うことのないように，該定１［圧Ｖ
Ｓ６”−設定されている。

〔発明が解決しようとする課萌〕

放射線測定装１１８では定１！ＦＥ　Ｖ　ｓ　６；上述
のように設定されているので，通常，計数部７が雑音パ
ルス３ａ２に対する計数動作を行うことはないが，装ｆ
ｆｉ８の環境滉度θが上昇した場合．前述の漏洩電流Ｉ
ｔと雑音パルス３ａ２を招来した素子ｉ内の熱擾乱とが
共に増大するのが通例であり，また増幅装置３のゲイン
が温度θによって変動するのが一般であるから．検出信
号３ａのレベルが温度θに応じて変動して．この結果温
度θによっては雑音パルス３ａ２に対する計数動作が計
数部７で行われることがあるという事態が発生する。つ
まり．測定装置８においては．波高弁別器５における波
高弁別レベルがＶｓに固定されているため温度θに応じ
て前述した放射線測定感度Ｓが変動して，このＳのθに
対する依存性が本発明者の実測によれば第５図のように
なるので，この第５図の４？性を有する測定装置８の場
合．θが上昇するとＳ 会が上昇して信号３ａにおげる雑音パルス３ａ２をも検
出するようになって放射線測定の誤差ｂ′−増大する．
すなわち、測定装ｆ８には温度θによクそ感度Ｓが変化
するので放射線測定結果の信頼度ｂ’−低いという問題
点がある． 本発明の目的は，環境温度θの変動にもとづく放射線測
定感度Ｓの変動が少なくなるようにして．信頼度の高い
放射線測定結果ｂ１得られる半導体放射線測定装置を得
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するため，本発明によれば．半導体放射
線検出素子ｂ″−設けられかつ前記半導体放射線検出素
子に入射した放射線を検出してその結果に応じた検出信
号を出力する放射線検出部と．前記半導体放射線検出素
子における漏洩電流を検出して前記漏洩電流に応じた直
流電圧を出力する漏洩［流検出部と，前記検出信号と前
記直流電圧と６１人力されかつ前記検出信号を前記直流
電ＥＥにもとづいて波高弁別してその結果に応じたパル
ス列信号を出力する波高弁別器とを備え，前記パルス列
信号によって前記放９＝ｊｌを測定するように放射線剃
定装置を構成する。

〔作用〕

上記のように構成すると．樗洩電流検出部が出力する直
流電モの大きさに応じて半導体放射＃Ｓ測定装置の測定
感度Ｓを加減し得ること６”−ｄＡらかであり，また．
半導体放射線検出素子におげる漏洩電流Ｉｔ６″−慎境
温度θを表していることが明らかであるから，したがっ
て，１１ＥａＩ／．を検出することによってｍ度θを知
ってとのθに応じた前記直流電圧を出力するように漏洩
電流検出部を構成することによってθの変動にもとづく
Ｓの変動が少なくなるようにすることｂ；できて．結局
，測定結果の信頼度の高い半導体放射線測定装置が得ら
れることＶｃ々る。

〔実施例〕

＠ｌ図は本発明の第Ｉ１！梅例の構成図である．図にお
いて，Ｒ＋，．Ｒ，は竃源装置２の出力端子２ａと検出
素子ｌとの間に図示のように直列に接続されたいずれも
抵抗器ｓ　ＦＬｌ　１　”４は出力端子２ａとアースＬ
Ｏとの間＃Ｃ直列に接続されて分圧器１１を構或するよ
うにしたいずれも抵抗器で，１２は抵抗器Ｒｔ　トＲｔ
とノｎノｍＥＥｖｔト分８ｌ：ｉｉｔ　　ａ”−出力す
るｔａＥＶ＊とが入力されかつＶ，　）Ｖ，であるとＨ
レベルと紅りＶ，　＜Ｖ，であるとＬレベルとなる二｛
１１信号１２ａを出力するようにしたコンバレー夕であ
る，１３は信号１　２　ａ　ｂ＝入力されかつこの信号
ｔＺａの値を反転した値を有する二値信号１３ａを出力
するようにしたインパー９、ｌ４は図示していない電源
装置によって生成された直流定電ＥＥｌ５を抵抗器Ｒ，
と抵抗器Ｒ．とで分圧して得た定電ｌＥＶｓがコレクタ
に印加され，かつベースがコンパレータｌ２の出力信号
ｔＺａで駆動されるようにしたスイνチングトランジス
タ，１６は図示していない電源装ＭＶｃよって生或され
た直流定電［Ｅｌ７を抵抗器Ｒ，と抵抗器Ｒ．とで分圧
して得た定電圧ｖ４がコレク４に印加され，かつベース
がインバーター３の出力信号１３ａで駆動されるジ ようにしたスイクチングトラナヘクで．第１図において
は，第３図の場合と同様に非反転入力端子５ｂに検出信
号３ａが入力された波高弁別器５の反転入力端子５０に
トランジスタ１４．１６の各エミツタが共に接続されて
いる．そうして，この場合，信号１２ａがＨレベルにな
るとトランジスター４がオン状態になってＷ，ＥＥＶ．
が端子５Ｃに印加され，また信号１３ａがＨレベルにな
るとトランジスター６がオン状態になって蒐圧ｖ４　が
端子５Ｃに印加されるようになっており．さらＫ，この
場合Ｖ，　＜Ｖ◆であるようｉｃＶ，と■。とが設定さ
れている．１Ｂは図示の各部からなる半導体放射＠測定
装置である． 測定装置ｌ８は上述のように構或されているうえ，さら
に，この装ＷｌｔＳでは，環境温度θが低い温度θ１で
ある時は，抵抗器Ｒ，１．　ＲＩ，と検出素子夏とから
なる直列回路に定電圧Ｖｃが印加されることによって素
子１に流れる前述の漏洩電流Ｉ／，が小さいためにこの
ＩｚＫもとづく抵抗器Ｒ１の両端間の電圧降下が小さく
て，この結果Ｖ＋　＞Ｖ＊の条件が成立するように各部
ｂＳ構成されている。したがって，この時コンバレーダ
の出力信号１２ａがＨレベルになっていて定電圧Ｖ，６
Ｌトランジス４１４を介して波高弁別器の入力端子５Ｃ
Ｋ印加されており，このため．弁別器５は電ＥＥＶｓを
波高弁別レベルとする波高弁別動作を行ってパルス列信
号５ａを出力している。ところＯ″−．検出素子１は．
本来．温度θの変化に応じて前述の漏洩電流Ｉｊ６Ｌ変
化してθの上昇と共にＩｔが増大するという性質を有し
ているので．今．θが上昇してθ１より高い温度θ鴬に
なったとすると抵抗器Ｒｌにおげる電圧降下がθ＝θ，
の時よりも大きくなる．そうして．この場合Ｖｌ＜Ｖｔ
となるように各部６；構成されているので，信号１２ａ
がＬレベＩレになることによってインバータの出力信号
１３ａ６″−Ｈレヘルになって，定［　ＥＥ　Ｖ　４が
トランジスダｌ６を介して弁別器の入力端子５Ｃに印加
されることになり．この結果．弁別器５は電８：Ｖ４を
波高弁別レベルとする波高弁別動作をすることになる．
しかるに，この場合．　Ｖｓ　＜Ｖ’４であるように設
定されていることは前述した通りであり，また弁別器５
におげろ波高弁別レベルを高くすると測ボ朦度Ｓｂ；低
下することは＠４図から推定して明らかである。したｂ
；って．θが０１からθｔに上昇した場合．弁別器５Ｋ
おける波高弁別レベルを固定した前述の測定装置８では
第５図図示のように感度Ｓが上昇して放射線測定誤差ｂ
；大きくなるが，測定装１ｄｌ８では弁別器５における
波高弁別レベルがｖＩからＶ番に上昇させられてＳの上
昇が抑制されるので，測定装置ｌ８においてはθがθ，
からθ，Ｋ上昇しても測定誤差の増大が生じることはな
い．つまり．測定装置ｌ８は感度Ｓの温度θに対する依
存性が少たくて．このため測定結果の信頼度の高い半導
体放射線測定装置である。

測定装置ｌ８においては各部が上述のようＫ動作するの
で，抵抗器Ｒ，，　，−Ｒ，とコンバレーダｌ２とイン
バータｌ３と直流定［ＩＥ１５．１７とトランジスタ１
４．１６とで，検出素子ｌにおげる４洩電流Ｉｔを検出
してこの電流Ｉｔに応じた直流電圧としての定ＩＥ圧Ｖ
，　．　Ｖ，を出力する漏洩電流検出部ｌ９を構成して
いるということｂ”−できる。

第２図は本発明の第２実捲例の構成図で．本図において
は、第ｌ図におけるものと同じものに該図におけると同
様な符号ｂ′−付してある．第２図において，２０は定
電圧電源装置２の出力端子２ａとアースｌＯとの間に直
列に接続された抵抗器Ｒ，と亀＠とＲ口とからなク．相
隣る両抵抗器の接続点からｗｔｍ装置２が出力した定電
圧ＶＣを分圧して得た定ＩＩ　ＥＥ　Ｖｓ及びｖａを出
力するようにした分正器，２１は竃圧ｖ１とＶ，とが入
力されかつＶ，）■．であるとＨレベルとなる二値信号
２Ｌａ　を出力するようにしたコンパレーダ．２２はｍ
ｓ：ｖｓトＶ●とが入力されかつｖ１〉ｖ●であるとＨ
レベルとなる二億信号２２１を出力するようにしたコン
パレー夕で，１３１は信号２ｌ！＆の値を反転させるよ
うにしたインバーダで．ｌ３２は信号２２１の値を反転
させるようにしたインパー４．２３。２４．２５はいず
れも図示していない電源装置によって生或された直流定
電圧である．２Ｂは定電ＥＥ２３を抵抗器ＲｌｌとＲ１
ｊとで分圧して得た定電圧Ｖ，がコレクダに印加され，
かつベースがコンパレーダ２ｌの出力信号２１１で駆動
され．かつエミＷダが波高弁別器５０入力端子５ＣＩＣ
＠＠！されたスイツ千ングトランジス４，２７は定電８
Ｅ２４を抵抗器Ｒ１４とＲ１●とで分圧して得た定電圧
Ｖ．がコレクタに印加サれ．かつベース６１コンパレー
タｚ２の出力信号２２ｍで駆動されるようにしたスイッ
チングトランジスタで，このトランジスタ２７のエミツ
タは，ベースがインバーダ１３１の出力信号１３１ａで
駆動されかつエミツダが弁別器の入力端子５Ｃに接続さ
れたスイッチングトランジスタ２８のコレレクダに接続
されている．２９は定電圧２５を抵抗器Ｒ，●とＲ，▼
とで分巴して得た定電（ＥＶｅがコレクダに印加され，
かつベースがインバータ１３２の出力信号１３２ａで駆
動され，かつエミク４　が弁別器入力端子ｓｃＶｃ験ａ
されたスイクチングトランジスダである，３０は図示の
各部からなる半導体放射線測定装置で．この場合トラン
ジスダ２６〜２９はいずれもそれぞれのベースを駆動す
る信号２１ａｌ　２２ａｔ　Ｌ３１ａ＃　１３２ａがＨ
Ｌ／ベルになるとオン状態になるように構成されている
．測定装置３０は上述のように構成されているうえ，さ
らに，嘴境温度θが低い温度θ翼である場合，検出素子
１を流れる漏洩電流Ｉｔが小さいために抵抗器Ｒ１にお
けるＩｔによる電圧降下が小さくてＶ，　＞　Ｖ，とね
るよ５Ｋ要部が構成されている．したｂ′−クて．この
場合．トランジス４　２６．２７がオン状Ｉ！１Ｋなっ
ていて弁別器入力端子５ＣＫは定電ＦＥＶｔが印加され
ている．そこで，＃がθｌから上昇すると．検出素子ｌ
がθの上昇に伴ってＩｔが増大するという性質をもって
いるので，抵抗器Ｒ，におげる電圧降下が大きくなって
Ｖ，６【低丁し．この結果θが０１よりも高温のθＩＫ
なってＶｓ＞Ｖｉ〉ｖｏの状態が発生すると，この時信
号２１ａがＬレベル．信号２２ａがＨレベルとｋるので
トランジス４２７．２８が共にオン状９Ｋなって定［Ｅ
ＥＶ番が弁別器入力端子５Ｃに印加される．そうして．
さらに，θＩｌｌｓθ雪から上昇してθ，の温度になっ
てＶ，＞Ｖ●〉ｖ，の状態０１発生すると．この時トラ
ンジスタ２８．２９が共にオンにｋって定電ＥＥＶ，６
’−人力端子５Ｃに印加される。つまり．測定装置３０
においては．θの上昇に伴って弁別器入力端子５Ｃに電
ＥＥＶ▼．　Ｖｓ．　Ｖ●ｂ′−順次印加されるように
各部が構戚されている。

ところ６Ｓ，測定装置３０においては．弁別器５におけ
る波高弁別レベルとしての端子５Ｃへの入力電圧を固定
した場合，感度Ｓのｍ度θに対する依存性が第５図に示
したようになり．また．θを一定にしておいて上記の波
高弁別レベルを高くするとＳが低下することは上述した
通りである．このため，６１ｌ定装置３０の場合，θ，
＝＝２０（’Ｃ）Ｆ）時所定の感度Ｓｂ１得られる電Ｉ
ＩＥｖｓが弁別器端子５Ｃに入力され，かつθがθ，く
θ．であるθ．になるとＶ，　＜Ｖ，である電圧Ｖ．が
端子５ＧＫ入力されることによって温度θの上昇に伴う
感度Ｓの上昇が抑制され，かつθがθ，〉θ，であるθ
１になるとｖ８〉Ｖ丁である電圧ｖ丁が端子５Ｃに入力
されることによって温度θの低下に伴う感度Ｓの低下が
阻止されるように，Ｖ，，Ｖ●．■．の各値ｂ”−設定
されていて．した６″−って，この測定装ｉ１　３　０
　Ｋよれば，測定感度Ｓが環境温度θによって変動する
ことｂ；少ないので，信頼度の高い放射線測定結果が得
られることにたる。

測定装置３０Ｋおいては，各部が上述のように動作する
ので．この場合．抵抗３ＲｔとＲ１と抵抗器Ｒｅ　〜’
Ｒ’＋ｖ　トコンバレ−４２ｉ．２２とインハータ１３
１．１３２　と直流定電圧２３〜２５とトランジス４２
６〜２９とで．検出素子ｌにおげる漏洩電流Ｉｔを検出
してこの電流Ｉｔに応じた直流電巴としての定電圧Ｖγ
〜ｖ９を出力する漏洩電流検出部３ｌを構或していると
いうことができる。

上述の各実施例においては．漏洩電流検出部１９．３１
が温度θに応じて段階的に異なる直流電圧を波高弁別レ
ベルとして出力するようにしたが，本発明においては．
漏洩電流検出部ｂ′−出力する波高弁別レベルとしての
直流電圧がθに応じて連続的に変化するようにｍ漏洩電
流検出部が構成されても差し支えなくて．この場合感度
Ｓが温度θによって変動しないように直流電圧ｂ″−設
定されなげればならないことは当然である． 〔発明の効果〕 上述したように，本発明においては，半導体放射線検出
素子が設けられかつこの半導体放射線検出素子に入射し
た放射線を検出してその結果に応じた検出信号を出力す
る放射線検出部と．半導体放射線検出素子における漏洩
電流を検出してこの漏洩電流に応じた直流電圧を出力す
る漏洩電流検出部と，検出信号と前記直流電圧とが入力
されかつ検出信号を直流電ＥＥＫもとづいて波高弁別し
てその結果に応じたパルス列信号を出力する波高弁別器
とを備え．このパルス列信号によって前記放射線を測定
するように放射線測定装置を構成した。

このため，上記のように構成すると，漏洩電流検出部ｂ
；出力する直流電匣の大きさに応じて半導体放射線測定
装置の測定感度Ｓを加減し得ることｂ；明らかであり．
また，半導体放射線検出素子における漏洩電流工ｔが環
境温度θを表していること６＋−明らかであるから．し
たがって．［流Ｉｔを検出することによって厖度θを知
ってとのθに応じた前紀直流電圧を出力するように閤洩
嘗流検出部を構成することによって温度θの変動にもと
づく感度Ｓの変動が少なくなるようにすることｂ；でき
る結果．本発明には測定結果の信頼度の高い半導体放射
線測定装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の第１実施例の構成図，第２図は本発明
の第２実施例の構成図，第３図は従来の半導体放射線測
定装置の構成図，第４図は第３図における暑部の動ｆ′
！−態様説明図，第５図は第３図に示した半導体放射線
測定装置に対する実験結果説明図である。 ｌ・・・・・・半導体放射線検出素子，　　３１１・・
・・・・検出信号．４・・・・・・放射線．５・・・・
・・波高弁別器，　　５ａ・・・・・ソｆルス列信号，
８・１８．　３０・・・・・・半導体放射線測定装置，
９・・・・・・放射線検出部，１９．３１・・・・・・
漏洩電流検出部．篤 閏 箋 ３ 図 箋 な 図 篤 ２ 図 箋 ５ 閉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）半導体放射線検出素子が設けられかつ前記半導体放
   射線検出素子に入射した放射線を検出してその結果に応
   じた検出信号を出力する放射線検出部と、前記半導体放
   射線検出素子における漏洩電流を検出して前記漏洩電流
   に応じた直流電圧を出力する漏洩電流検出部と、前記検
   出信号と前記直流電圧とが入力されかつ前記検出信号を
   前記直流電圧にもとづいて波高弁別してその結果に応じ
   たパルス列信号を出力する波高弁別器とを備え、前記パ
   ルス列信号によって前記放射線を測定することを特徴と
   する放射線測定装置。